网络延迟如何影响自动驾驶汽车的未来

2018年5月16日

资料来源:CC BY- sa 2.0 BY SMOOTHGROOVER22

自动驾驶汽车正在起飞

根据数据来自波士顿咨询集团到2025年，联网/自动驾驶汽车(CAVs)市场将增长到420亿美元。预计到2020年，1000万辆自动驾驶汽车会在路上，而会有更多2.5亿辆智能汽车-连接到高科技网络的汽车在旁边行驶。

这种交通方式的好处是显而易见的——减少交通流量，减少排放，也许还能为用户节省通勤时间，最重要的是，有可能使道路更加安全。

自动驾驶汽车如何工作

Tormod Larsen告诉《无线周刊》，自动驾驶汽车中有三种类型的集成系统。关键任务、大规模物联网和信息娱乐“关键任务系统是汽车的主要操作部件，包括点火装置、发动机以及负责转向和刹车的机构。”物联网组件包括向机械系统和最终用户提供诊断或性能信息的传感器。最后，信息娱乐可能包括音乐或视频流，以及其他连接的用户活动。虽然清单上的最后一个可能只是提高乘客的体验。前两项至关重要，可以保证乘客和道路上其他车辆的安全。

一切都是靠一个由GPS、摄像机、传感器和雷达组成的协调系统．一个静态的GPS单独用于汽车路线是无效的，因为道路是动态的，不断变化的。传感器和雷达填补了缺失的部分，提供了一个完整的三维响应地图。

由于这种相互依赖性，传感器是自动驾驶汽车功能不可或缺的一部分。激光雷达(光探测和测距)传感器使用脉冲激光反射目标，然后测量其距离。这些传感器在某些用例中是有效的，但是需要备份。Aeva硅谷的一家创业公司，已经开发出了一个可以测量距离和捕捉速度的原型。

目前的网络基础设施无法支持自动驾驶汽车

尽管在自动驾驶汽车在高速公路和小城镇道路上行驶之前，仍有政策和安全方面的考虑必须解决，但目前自动驾驶采用的最大限制是技术上的。

网络延迟是最主要的技术问题。

网络延迟不同于带宽;它是将信息从一个点发送到下一个点之间的时间延迟。虽然目前4G的延迟为50毫秒，但还不足以满足乘用车所需的瞬间响应。延迟通常被估计为一个往返延迟——计算一个系统模块发送消息和从另一个系统模块接收接收确认所需的时间，然后才能发送更多信息。因此，在考虑时间时，网络往返延迟的度量是一个重要因素。

尽管在大多数情况下，减少网络延迟的最佳方法可能是使用有线连接。然而，这在需要可靠无线连接的情况下是不可行的，比如自动驾驶汽车。因此，我们面临的挑战是，在我们走向未来的时候，确保一个可靠而强大的通信网络。

就像标准车辆的排放系统出现故障可能会触发仪表板上的通知传感器一样，自动驾驶汽车也会生成和传输信息。但它们产生和传输的信息并不仅仅停留在汽车内部。自动驾驶汽车不断地与网络通信，甚至可能与其他车辆通信。事实上，科技巨头英特尔估计，一旦采用自动驾驶技术，自动驾驶汽车每天可能会产生超过4tb的数据。

我们目前的通信网络没有足够的带宽或延迟来支持这样的现实。因此，让自动驾驶汽车成为道路上的日常存在的运动，必须首先实现对美国互联网基础设施的必要转变。为了支持这项倡议，英特尔将投资2.5亿美元在研发资金方面。

目前的解决方法

在1999年FCC分配了5.9GHz中的75MHz用于专用短程通信(DSRC)系统的频谱。这个空间是在一个前瞻性的举动中确定的——在未来被用于“智能交通解决方案”。近20年过去了，它几乎没有什么用处，但随着4G的局限性变得越来越明显，这种情况可能很快就会改变。

在城市和人口密集的地区，互联网接入很丰富，但在农村地区就不那么好了，至少在美国，农村地区占了很大一部分，鉴于此，必须有一种方法可以让自动驾驶汽车在失去互联网连接时彼此通话。一个可能的解决方案是使用网状网络，这是一种由节点、网桥和路由器组成的互联系统，既有有线的，也有无线的。地鼠协议的新研究部门gNETCar一直在自动驾驶汽车上测试其网状网络跟踪技术，并显示出早期前景。